全面解析液晶显示器的抗拖影技术

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1、全面解析液晶显示器的抗拖影技术随着BenQ第二代疾彩引擎(AMAZ)的发布，“插黑”等液晶显示抗拖影技术引起了人们的广泛关注(前期报道请参考本刊7月上的技术广角：专家讲堂栏目)。在显示高速运动物体的动态图像时，运动物体的拖影或残影现象所造成的运动模糊(MotionBlur)，一直是液晶显示技术中一个比较突出的问题。　　与传统的阴极射线管(CRT)显示技术相比，液晶显示器(LCD)在显示基本没有变化的静态图像时，其所具有的无闪烁等优点是显而易见的，但在显示高速变化的动态图像时则会出现比较严重的拖影问题。这使得液晶显示技术在数字

2、电视、视频播放及游戏等方面的应用受到了很大的局限，而如何利用各种抗运动拖影技术消除拖影现象，获得更为完美、流畅的动态图像显示效果，成为新一代液晶显示技术发展的一个重要方向。　　原因分析：液晶显示器拖影现象的成因　　事实上，人们对于液晶显示抗拖影技术的研究已经持续了相当长的一段时间。过去人们曾寄希望于通过提高响应速度来消除或减少运动拖影现象，于是各种提高响应速度的技术如雨后春笋般涌现出来。现在液晶显示器的响应速度已经有了明显的改善，但人们发现单纯依靠这种方法虽然能够降低拖影的严重程度，却不能直接改善运动图像的显示质量，而且并不

3、能彻底消除液晶显示器/电视机在显示动态图像时的拖影。　　实验表明液晶显示器的运动拖影既有显示器本身固有显示机制的因素，又和人眼的视觉特性有着莫大的关联。换句话说，液晶显示器的运动拖影问题实际上是由液晶显示器的显示特性与人眼的视觉特性联合作用所产生的一种结果。可以想象，当你在聚精会神地欣赏体育类节目时，如果屏幕出现拖影会是何等扫兴的一件事。　　1．人类视觉系统的视觉暂留特性　　我们的视觉系统具有十分复杂的感知特性，而视觉惰性就是其中非常重要的特性之一。也就是说，视觉系统所感知的主观亮度总是滞后于作用到人眼的光信号。如图2所示，

4、当外部光信号作用于人眼时，视觉系统并不能立即产生相应的亮度感觉，而是需要经历一个逐渐由小到大、最终达到稳定的亮度感觉过程。人眼的结构与视觉惰性曲线　　同样，当作用到人眼的光信号消失后，视觉系统原有的主观亮度感觉也不会立即消失，而是有一个逐渐衰减、直至最后消失的延迟过程(图2中的t1～t2)，这种现象就叫做视觉暂留特性(有时也叫做视觉残留特性)，人类视觉系统的平均视觉暂留时间大约在0.1秒左右，而且会因刺激光线的颜色不同持续时间略有差异。　　当人眼受到亮度周期性变化的光脉冲信号作用时，若信号变化的频率较低(光信号作用的间歇时间

5、大于人眼的视觉暂留时间)就会使人会产生闪烁感；反之，频率足够高的光脉冲信号，作用间歇时间小于人眼的视觉暂留时间，人眼就会认为看到的是连续的、无闪烁的信号。不会使人眼产生闪烁感的最低频率就称为临界闪烁频率，现在业界认为临界闪烁频率一般在20Hz左右；但实际应用中要远远高于这个数值，如电影格式为24帧/s(换算成频率就是24Hz)，我国使用的PAL制式电视广播25帧/s，国外的NTSC制式多为30帧/s，LCD显示器的帧率60Hz，而CRT高达85Hz。　　理论上讲，只要动态图像显示的频率(帧率)高于这个数值(20帧/s)，人眼

6、感觉到的就应该是连续的、稳定的图像，但为什么我们仍然会在液晶显示器上看到明显的拖影呢？这是因为“拖影”很大程度上还取决于人的主观感觉，只有让各种显示设备尽可能地符合我们的视觉特性，才能最终获得自然、舒畅的视觉效果。　　2．液晶显示的原理及其视觉暂留特性　　液晶显示技术与CRT显示技术在发光和显示机制方面有着明显的区别。CRT显示的原理是通过加热显像管的阴极来发射电子束，经过加速电场和偏转磁场后撞击荧光屏的一个荧光像素点，使其被激发而释放出光子。CRT的扫描电路就这样控制电子束在荧光屏上不断地高速扫描，只要扫描速度足够快，就可

7、以利用人眼的视觉暂留特性呈现出完整的图像。CRT显示器的结构　　荧光屏上的每个像素点都只在被电子束撞击的瞬间发光，撞击结束后其发光强度会迅速衰减，这就是CRT显示所具有的脉冲型(ImpulseType)驱动和光输出机制(参见后文中的图5)。这种脉冲型驱动和光输出机制所带来的不利影响是容易导致视觉上的闪烁感，为了减小闪烁就只有尽可能地提高扫描频率，例如现在CRT显示器公认的无闪烁频率是85Hz，远远高于20Hz的临界频率。但是在显示含有运动场景的动态图像时，这种脉冲型驱动和光输出机制则具有明显的优点，它能非常及时地响应驱动信号

8、，实现实时、快速的图像显示刷新，从而获得令人满意的动态图像显示效果。　　与CRT显示相比，液晶显示则是通过像素矩阵进行光输出切换来显示图像的，不同于CRT那种扫描成像的方式，液晶显示不会产生闪烁感；其次，液晶显示器的像素点不具备主动发光的能力，需要由背光系统提供高效、均匀的光源透射实现光输